關(guān)于首屆“數(shù)字科學(xué)家計(jì)劃”實(shí)施的調(diào)查與分析

項(xiàng)華 毛澄潔 覃芳 國朝游

當(dāng)今世界科技進(jìn)步日新月異，互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等現(xiàn)代信息技術(shù)深刻地改變著人類的思維、生產(chǎn)和生活方式，也深刻地展示了人類的發(fā)展前景。各行各業(yè)的信息化步伐悄然提速。相對(duì)而言，教育領(lǐng)域的信息化相對(duì)遲緩，這反映了教育信息化的復(fù)雜性。面對(duì)信息技術(shù)與教育全面深度融合的形勢(shì)，理論認(rèn)識(shí)相對(duì)不夠?！靶畔⒒粦?yīng)該自上而下地推進(jìn)，應(yīng)該順其自然”“教學(xué)不應(yīng)該強(qiáng)調(diào)信息化，應(yīng)該返樸歸真，回歸大自然”“手機(jī)簡直是洪水猛獸，應(yīng)該禁止青少年應(yīng)用手機(jī)進(jìn)行學(xué)習(xí)”……諸如此類論調(diào)一方面引起了教育信息化激進(jìn)者的反思，另一方面也說明了教育者認(rèn)識(shí)上的模糊不清。

筆者長期在高等師范院校從事信息技術(shù)與課程整合的研究與教學(xué)工作，并逐步形成了數(shù)據(jù)探究理論，并依此提出數(shù)字科學(xué)家計(jì)劃。數(shù)據(jù)探究理論以“素質(zhì)”“探究”“數(shù)據(jù)”概念作為邏輯起點(diǎn)，根據(jù)素質(zhì)教育實(shí)踐的需求，將“探究”分為基于實(shí)物實(shí)驗(yàn)手段的探究、基于數(shù)學(xué)與學(xué)科專業(yè)符號(hào)的探究以及基于計(jì)算機(jī)技術(shù)手段的探究。依據(jù)數(shù)據(jù)探究理論，產(chǎn)生了數(shù)據(jù)探究的教學(xué)模式，該模式的示意圖如圖1所示。

圖1 數(shù)據(jù)探究教學(xué)模式

所謂數(shù)字科學(xué)家是一種大數(shù)據(jù)環(huán)境下培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用手機(jī)、計(jì)算機(jī)或者互聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)手段解決科學(xué)問題潛能的探究與活動(dòng)類課程。所謂的數(shù)字科學(xué)家計(jì)劃是一種數(shù)字科學(xué)家的推廣方案，即采取“數(shù)碼探科學(xué)”的活動(dòng)驅(qū)動(dòng)數(shù)字科學(xué)家的實(shí)施與推廣方案。

數(shù)字科學(xué)家計(jì)劃的實(shí)施效果如何？這個(gè)問題是每一個(gè)關(guān)心與參與該計(jì)劃的人所關(guān)注的問題。該計(jì)劃首次是在北京市東城區(qū)青少年科學(xué)學(xué)院（以下簡稱“少科院”）舉辦的。隨后我們對(duì)其效果進(jìn)行問卷調(diào)查與分析。

關(guān)于第一屆數(shù)字科學(xué)家計(jì)劃的設(shè)計(jì)、實(shí)施、調(diào)查與分析

1. 總體設(shè)計(jì)

2013年9月至12月，“少科院”開設(shè)了“數(shù)字科學(xué)家”課程，為了擴(kuò)大影響和提高課程教學(xué)效率，同時(shí)舉辦了首屆東城區(qū)小學(xué)生“數(shù)碼探科學(xué)”比賽。參加課程與比賽的學(xué)生為500名東城區(qū)各學(xué)校選派上來的六年級(jí)學(xué)生。

比賽內(nèi)容包括：（1）學(xué)生利用數(shù)碼相機(jī)、計(jì)算機(jī)、Internet、iPad、手機(jī)等數(shù)碼手段探究一個(gè)科學(xué)問題，其中包括：①探究與解決生活中的科學(xué)問題；②探究與解決課堂中的科學(xué)問題；③探究與解決生產(chǎn)中的科學(xué)問題。（2）探究成果以PPT或者DV的作品形式呈現(xiàn)。

2. 實(shí)施過程概況

2013年9月27日，筆者進(jìn)行了數(shù)字科學(xué)家課程的綜述講座，指出數(shù)據(jù)探究作為一種出現(xiàn)在大數(shù)據(jù)時(shí)代并逐漸興起的探究方式，不應(yīng)該只是具有深厚技術(shù)基礎(chǔ)的人的專利，也不應(yīng)該因?yàn)閮x器設(shè)備不夠頂級(jí)專業(yè)而遠(yuǎn)離普通人的視線。數(shù)據(jù)探究可以存在于生活中的各個(gè)細(xì)節(jié)中。在啟動(dòng)“數(shù)碼探科學(xué)”比賽的同時(shí)，從2013年10月11日起，用連續(xù)10個(gè)周五的下午，在10個(gè)學(xué)校采用“競(jìng)賽驅(qū)動(dòng)課程”的方式開設(shè)了數(shù)字科學(xué)家課程。

為了解此次“數(shù)字科學(xué)家”實(shí)施的效果，采用問卷調(diào)查法，分別對(duì)東城安交學(xué)區(qū)少科院六年級(jí)學(xué)生以不記名問卷方式進(jìn)行調(diào)查，其中第5題為測(cè)偽題。此次調(diào)查共發(fā)放問卷172份，回收有效卷 161份，無效問卷11份，有效率93.6%。并對(duì)結(jié)果加以統(tǒng)計(jì)分析。

（1）問卷設(shè)計(jì)

本問卷以教學(xué)的三維目標(biāo)為設(shè)計(jì)原則，每一級(jí)維度之下依次分為二級(jí)指標(biāo)和三級(jí)指標(biāo)。

（2）數(shù)據(jù)分析與討論

①學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)或數(shù)碼設(shè)備學(xué)習(xí)和探究的興趣（見表2）

選擇題一共5個(gè)選項(xiàng)，分別為：完全贊同、比較贊同、不太清楚、不太贊同、全不贊同。其對(duì)應(yīng)的態(tài)度分值為5、4、3、2、1，最后每一個(gè)問題的加權(quán)分值就是學(xué)生對(duì)該稱述總的態(tài)度分值，滿分為5分。

②學(xué)生知識(shí)與技能的掌握情況（圖2）

圖2 學(xué)生知識(shí)與技能的掌握情況

本次數(shù)字科學(xué)家在東城區(qū)的系列課程主要涉及以上12個(gè)知識(shí)點(diǎn)和技能，從最后的結(jié)果來看，如何測(cè)反應(yīng)時(shí)間、如何用幾何畫板進(jìn)行屏幕測(cè)量、如何用Scratch進(jìn)行簡單編程這三個(gè)技能學(xué)生明顯了解和掌握得更多，而其他的知識(shí)點(diǎn)則相對(duì)較少。這說明在課程中學(xué)生對(duì)于在如何使用軟件作為探究工具來進(jìn)行測(cè)量活動(dòng)的這些技能上印象深刻，并且掌握得不錯(cuò)。因此，在傳授數(shù)碼探究工具這一方面是成功的。但是，在其他的科學(xué)知識(shí)點(diǎn)上，學(xué)生的了解和掌握情況就顯得沒有那么突出，這反映了在課程中，科學(xué)知識(shí)的傳授沒有做好。學(xué)生的關(guān)注點(diǎn)過多地集中在了使用工具的技能上，而沒有學(xué)習(xí)和理解這些科學(xué)知識(shí)。所以，對(duì)于課程活動(dòng)的安排，教師應(yīng)該做出相應(yīng)的調(diào)整，在重視技能培養(yǎng)的同時(shí)，也必須重視教授科學(xué)知識(shí)，在兩者之間找到平衡。

③學(xué)生處理實(shí)際問題的掌握情況（屏幕測(cè)量和比例換算）

此題為填空題，有唯一的正確答案。有效的答案為160個(gè)，其中正確的141個(gè)，正確率為0.88。此題的目的是檢測(cè)學(xué)生對(duì)屏幕測(cè)量和比例換算這一知識(shí)與技能的掌握情況，這一點(diǎn)也是該系列課程的重點(diǎn)內(nèi)容之一。從正確率來看，接近九成的學(xué)生已經(jīng)掌握了利用屏幕測(cè)量和比例換算來計(jì)算實(shí)際物體長度的方法。因此，在重點(diǎn)內(nèi)容的教學(xué)上是成功且有效的。

④對(duì)于課程改進(jìn)的意見和建議

盡管學(xué)生對(duì)數(shù)字科學(xué)家課程已比較滿意，但通過調(diào)查可知，學(xué)生對(duì)我們的課程還有許多期望與建議。

A. 增加一些內(nèi)容更加豐富且貼近生活的數(shù)字科學(xué)家課程。

B. 多介紹一些像Scratch、幾何畫板這樣的軟件工具。

C. 多讓小組進(jìn)行交流，延長學(xué)生操作時(shí)間，增加讓學(xué)生體驗(yàn)自己學(xué)習(xí)成果的時(shí)間。

D. 最好增加一些課外實(shí)踐。

E. 課間休息十分鐘，長時(shí)間看電腦對(duì)眼睛不好。

結(jié)論與建議

1.比賽理念新、有高度。比賽說明了“數(shù)據(jù)探究”與其說是一種能力，還不如說是一種生活態(tài)度。

2.參賽學(xué)生喜歡“數(shù)碼探科學(xué)”比賽。這可以從問卷調(diào)研結(jié)果中看到，90%的學(xué)生和家人、朋友談?wù)撨^“數(shù)字科學(xué)家”課程；98%的學(xué)生喜歡用數(shù)碼攝像頭等器材獲取數(shù)碼信息來進(jìn)行探究學(xué)習(xí)；94%的學(xué)生有利用Scratch編程工具設(shè)計(jì)游戲的意向；97%的學(xué)生今后還希望參加類似的課程。

3.參賽選題廣泛。這可以從一等獎(jiǎng)作品的名稱上得到印證。

4. 數(shù)據(jù)探究、實(shí)物實(shí)驗(yàn)探究、數(shù)學(xué)邏輯探究的手段有待拓展。有的選手能夠?qū)?shù)碼手段、實(shí)物模擬手段和數(shù)學(xué)推理結(jié)合起來，是個(gè)可喜現(xiàn)象，但是這樣的作品數(shù)量不夠多。

5. 有協(xié)同與交流。參賽作品有的是個(gè)人完成的，也有的是學(xué)生、教師或家長等人合作完成的，在作品完成過程中鍛煉了其數(shù)據(jù)探究的重要能力——協(xié)作與溝通能力。

此次調(diào)查表明，首屆“數(shù)碼探科學(xué)”的設(shè)計(jì)與實(shí)施達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。但也存在著需要改進(jìn)的地方，比如探索未知世界的過程往往含有酸甜苦辣和曲折成分，那種愈挫愈勇的科學(xué)精神尤其可貴，但是能夠體現(xiàn)這種曲折過程的作品數(shù)量不夠多?？傊讓谩皵?shù)碼探科學(xué)”比賽實(shí)現(xiàn)了比賽的預(yù)定目標(biāo)——“在探究與快樂之中播種未來科學(xué)家的種子”。

（作者單位：北京師范大學(xué)物理系 北京景山學(xué)校 北京景山學(xué)校 北京師范大學(xué)天文系）